Nous fabriquons des pièces moulées de haute qualité à partir d'une grande variété de matériaux et vous accompagnons de la conception jusqu'à la pièce prête à être montée – avec efficacité, précision et fiabilité.
En termes de tonnage produit, les matériaux en fonte constituent de loin le groupe le plus important parmi les matériaux de construction moulés. La technique d'alliage et le traitement thermique permettent de produire une multitude de nuances couvrant un large éventail de propriétés.
Les nuances à graphite lamellaire et à graphite sphéroïdal, de couleur grise, représentent la plus grande part de la production. Ces matériaux possèdent des propriétés de moulage très favorables. Du point de vue de l'utilisateur, ils présentent également toute une série d'avantages. Ils sont ainsi très faciles à usiner et peuvent être utilisés dans une large plage de températures. Grâce à leur forte teneur en graphite, les vibrations imposées sont parfaitement amorties, ce qui permet de réduire le niveau sonore dans de nombreuses applications. Le graphite garantit en outre de bonnes propriétés de fonctionnement en mode de secours. Avec leur faible impact environnemental, leur recyclabilité à 100 % et leur bilan énergétique favorable, ces matériaux constituent également un excellent choix d'un point de vue environnemental.
Compte tenu de la diversité des matériaux en fonte, il existe pour de nombreuses applications un « spécialiste » qui correspond particulièrement bien au profil recherché.
Les fontes à graphite lamellaire (GJL) présentent d'excellentes propriétés de moulage, qui permettent une fabrication très rentable des composants. De plus, elles se distinguent des autres matériaux par un excellent pouvoir d'amortissement, ce qui en fait des matériaux idéaux pour les carters de boîte de vitesses, les blocs-cylindres, les bancs de machines et autres composants similaires. Ces matériaux se prêtent très bien à l'usinage mécanique.
Dans la fonte à graphite lamellaire, le graphite se présente sous la forme d'une structure tridimensionnelle semblable à celle d'une feuille de salade. Sur la coupe métallographique, le graphite apparaît sous forme de lamelles. Étant donné que le graphite peut très bien transmettre les forces de compression, mais pas les forces de traction, ces « lamelles » agissent comme des entailles internes et limitent la résistance et la ductilité de ces matériaux. La résistance à la traction de la fonte à graphite lamellaire est donc principalement déterminée par la taille, la forme et la répartition du graphite. Elle se situe entre 100 MPa et 350 MPa. Sous contrainte de compression, ces matériaux supportent toutefois des contraintes nettement plus élevées que sous contrainte de traction.
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La fonte à graphite sphéroïdal est un matériau de haute qualité qui allie les avantages de la fonte d'acier et ceux de la fonte grise. Elle présente une résistance à la traction et un allongement à la rupture similaires à ceux de l'acier, tout en offrant un bon pouvoir d'amortissement et une excellente usinabilité.
Dans la fonte à graphite sphéroïdal, la majeure partie du carbone se présente sous forme de sphères de graphite. Les propriétés de la fonte à graphite sphéroïdal à faible teneur en carbone et non alliée sont déterminées par la structure de la matrice métallique. Les résistances varient entre 400 MPa et 800 MPa. L'éventail des propriétés peut être élargi grâce à un traitement thermique ultérieur. Ainsi, un durcissement par induction des nuances perlitiques est possible. Le groupe des matériaux ADI (fonte exférritique) est également obtenu à partir de fonte à graphite sphéroïdal grâce à un traitement thermique spécifique.
Les nuances de fonte austénitique se caractérisent par leur structure de base austénitique stable à température ambiante. La plupart de ces nuances sont également désignées sous le nom commercial « Ni-Resist », car leur structure austénitique est principalement garantie par une teneur en nickel supérieure à 20 %. Par rapport aux fontes faiblement alliées et non alliées, les nuances austénitiques se distinguent par une série de propriétés « exceptionnelles ». Parmi celles-ci, on peut citer :
• bonne résistance à la calamine
• haute résistance à la chaleur
• allongement à la rupture élevé
• ténacité à froid
• comportement particulier en matière de dilatation thermique, pouvant être ajusté dans certaines limites
• résistance à la corrosion par l'eau de mer et les milieux alcalins
• résistance à l'érosion • non magnétisable
Grâce à ce profil de propriétés, les fontes austénitiques constituent un matériau compétitif par rapport aux aciers inoxydables et réfractaires, voire, dans certains cas, aux alliages à base de nickel. Par rapport à ces derniers, elles offrent de nombreux avantages économiques, qui découlent principalement d'une gestion plus simple des processus de fabrication.
Les fontes résistantes à l'usure sont des fontes blanches à solidification carburique qui contiennent une forte proportion de carbures de fer ou de carbures spéciaux incorporés dans la structure, agissant comme des phases dures. En raison de leur grande résistance à l'usure, les fontes blanches sont principalement utilisées dans les applications soumises à une usure abrasive intense, par exemple due à la présence de minéraux. Ces matériaux sont notamment utilisés dans les outils de broyage, les installations de concassage, de mélange et de transport, ainsi que dans la construction de pompes.
Le terme ADI (Austempered Ductile Iron) désigne un groupe de matériaux en fonte dont la microstructure est obtenue par un traitement thermique. Cette structure, composée d’austénite et de ferrite aciculaire, est également appelée « ausferrite ». On utilise aussi couramment l’appellation « fonte trempée à étapes intermédiaires ». Dans la littérature plus ancienne, cette structure était également souvent appelée « fonte bainitique ».
Grâce à leur profil de propriétés, les nuances ADI à haute ténacité s’imposent dans un domaine d’application jusqu’alors réservé aux aciers de forgeage. Par rapport à l’acier, l’ADI présente toutefois une densité inférieure d’environ 10 % en raison de sa forte teneur en graphite, ce qui rend ce groupe de matériaux particulièrement intéressant du point de vue de la construction légère. De plus, tant le graphite que la matrice exférritique assurent un excellent amortissement du matériau, ce qui présente des avantages pour de nombreuses applications, comme par exemple la construction de boîtes de vitesses.
Les nuances à haute résistance sont principalement utilisées dans les applications exigeant une grande résistance à l'usure, par exemple dans les machines de travail du sol utilisées en agriculture ou dans l'industrie minière. Dans ces domaines, elles sont en concurrence avec les aciers durs au manganèse ou la fonte blanche fortement alliée. Par rapport à ces matériaux, l'ADI constitue toutefois souvent la solution la plus économique.
La résistance à l'usure peut être encore améliorée par l'incorporation de carbures durs. La famille des matériaux ADI dits « à base de carbures » (CADI) ne fait actuellement l'objet d'aucune norme.
La fonte ferritique résistante à la chaleur a été mise au point comme matériau spécial destiné à une utilisation à haute température. Dans ces matériaux dits « SiMo », l'ajout de silicium améliore la résistance à la calamine grâce à la formation d'une couche réactive protectrice à la surface et réduit l'attaque par oxydation interne. Parallèlement, la teneur élevée en silicium permet d'obtenir une matrice ferritique. Le molybdène, en tant qu'élément d'alliage, augmente la résistance aux hautes températures.
Ces matériaux ne subissent des dommages significatifs que lorsqu'ils sont exposés pendant une durée prolongée à une température supérieure à la température de transformation de l'austénite, car la couche protectrice se fissure alors en raison du changement de volume lié à cette transformation. Les matériaux SiMo sont utilisés à des températures comprises entre 750 °C et 800 °C. Ils trouvent notamment leur application dans les carters de turbocompresseurs ou les collecteurs d'échappement.
Les matériaux SiMo sont normalisés selon la norme DIN EN 16124.
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L'optimisation topologique permet d'exploiter les lois de l'évolution naturelle pour la conception des composants. Dans un espace de conception donné, on détermine une répartition optimale des matériaux, adaptée aux contraintes. Les objectifs de cette optimisation peuvent être très variés. Ainsi, l'optimisation de la rigidité peut tout autant être un objectif qu'une réduction de poids ou un décalage de la fréquence propre. Les domaines d'application de l'optimisation topologique comprennent, par exemple, la détermination conceptuelle de géométries optimales de composants, de structures de châssis ou de dispositions de nervures.
Procast peut utiliser le logiciel Hyperworks. L'utilisation de ce logiciel d'optimisation topologique lors du développement des composants permet non seulement d'obtenir des composants optimisés, mais aussi d'accélérer considérablement la phase de conception, ce qui se traduit par un gain de temps significatif pour nos clients. Cela suppose bien sûr que l'espace d'installation ainsi que les charges et les appuis soient connus.
Le procédé de fabrication par moulage est particulièrement bien adapté pour mettre en œuvre, sous une forme appropriée, les propositions parfois assez complexes issues de l'optimisation topologique. Toutefois, l'optimisation topologique ne fournit pas une conception de pièce aboutie, mais simplement une proposition qui doit être transposée en une pièce adaptée à la fois à la fonction et à la fabrication. C'est là qu'interviennent à nouveau les connaissances de la fonderie concernant le procédé de fabrication et celles du client concernant la fonction.
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